(57)【要約】    【課題】  通風抵抗が小さく、火花放電の発生を防止することができる小型の空気清浄機を実現する。    【解決手段】  誘電体を基材にして構成した光触媒フィルタ７の上流側の周縁部にイオン発生電極８を設置し、光触媒フィルタ７の下流側でイオン発生電極設置位置から離れた位置の周縁部に対向電極１０を設け、イオン発生電極８のコロナ放電によって空気イオンを発生させて粉塵を帯電すると共にイオン発生電極８と対向電極１０の間の電界３１によって光触媒フィルタ７を分極させることにより粉塵を静電吸着させる。【選択図】  図１
2005055114.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
除塵フィルタと光触媒フィルタとイオン発生電極と対向電極と紫外線発生手段と電動ファンを備え、前記イオン発生電極と対向電極により予備荷電を伴う電界を発生させる空気清浄機において、
前記光触媒フィルタは、誘電体を含み、この光触媒フィルタの上流側に前記イオン発生電極を設置すると共に下流側に前記対向電極を設置し、前記イオン発生電極と対向電極の間に発生する前記電界によって前記光触媒フィルタの誘電体を分極させて該光触媒フィルタに静電集塵機能を発揮させるように構成したことを特徴とする空気清浄機。
【請求項２】
請求項１において、前記イオン発生電極は、前記光触媒フィルタの周縁部に位置させて設置し、前記対向電極は、前記光触媒フィルタにおける通風領域の中央部分を介在して前記イオン発生電極設置位置と向き合う該光触媒フィルタの周縁部に位置させて設置したことを特徴とする空気清浄機。
【請求項３】
請求項１または２において、前記イオン発生電極と対向電極の間には、５ミリメートル以上の間隔を介在させたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項４】
請求項１〜３の１項において、前記紫外線発生手段は、前記光触媒フィルタの下流側に位置させて設置したことを特徴とする空気清浄機。
【請求項５】
請求項１〜４の１項において、前記イオン発生電極は、コロナ放電端部が前記光触媒フィルタにおける通風領域の中央部分を向くように該光触媒フィルタの上流側表面と平行状態に設置したことを特徴とする空気清浄機。
【請求項６】
請求項１〜５の１項において、前記イオン発生電極は、前記光触媒フィルタの上流側の表面から離れた位置に設置し、前記対向電極は、前記光触媒フィルタの下流側の表面上に設置したことを特徴とする空気清浄機。
【請求項７】
請求項５または６において、前記イオン発生電極は、前記光触媒フィルタの通風領域の中央部分に向けて開口するカバーにより覆ったことを特徴とする空気清浄機。
【請求項８】
請求項７において、前記カバーをアースしたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項９】
請求項１〜８の１項において、前記対向電極は光触媒フィルタの下流側に貼付した導体によって構成し、この光触媒フィルタを筐体内に組み込んだときに前記対向電極が接触する位置にアース端子を設置したことを特徴とする空気清浄機。
【請求項１０】
請求項１〜９の１項において、前記光触媒フィルタの上流側に前面パネルおよび／または除塵フィルタおよび／または脱臭フィルタを備え、前面パネルおよび／または除塵フィルタおよび／または脱臭フィルタを取り外したときにイオン発生電極の電源を遮断するスイッチを設けたことを特徴とする空気清浄機。
【請求項１１】
請求項１〜１０の１項において、前記筐体の吹出し口の内側に他のイオン発生電極を設置したことを特徴とする空気清浄機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気清浄機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
家庭用の空気清浄機は、一般には、不織布等からなるフィルタと活性炭等の吸着材を含ませたフィルタおよび電動ファンを組み合わせて構成し、前記電動ファンによって室内空気を前記フィルタを通過させるように循環させることにより集塵，脱臭を行う構成となっている。
【０００３】
そして、フィルタによる集塵効率を高めるために、フィルタの上流において循環空気に含まれる塵埃を帯電したり、前記フィルタに静電気を付与するなどの工夫を施し、静電力を利用した静電集塵機能を発揮させるように構成している。
【０００４】
静電集塵機能を発揮する空気清浄機として、通風方向に順次にイオン化部，静電フィルタ，光触媒フィルタ，光源ランプ，送風ファンを設置した空気清浄機（特許文献１）や、イオナイザ（イオン発生電極）の対極として導電性フィルタを利用し、この導電性フィルタの上流側に紫外線発生部を設けると共に該導電性フィルタの表面に光触媒を担持させた構成の空気浄化装置（特許文献２）が提案されている。また、電極間にメッシュ状の光触媒層を挟み込んで前記電極間の放電によって発生させた紫外線で光触媒に励起させる光触媒反応装置（特許文献３）が提案されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−６１９８６号公報
【特許文献２】特開平１０−３２３５７９号公報
【特許文献３】特開２００２−１５９８２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
空気清浄機は、小型で高い空気清浄能力を長期間にわたって発揮することが望まれており、これを実現するためには、小さい通風抵抗で高い集塵効率を実現することが必要である。
【０００７】
高い集塵効率を実現するためには、静電集塵機能を利用することが望ましいが、小型化を志向すると、塵埃を帯電する帯電手段の電極間や近くに位置する構成部品との間隔が小さくなってこれらの間に火花放電が発生し易くなり、火花放電が発生するとオゾンが発生したり構成部品を損傷する問題がある。また、フィルタの上流に空気流路を横切るように位置させて設置する帯電手段は、大きな通風抵抗となる問題がある。
【０００８】
また、空気流路中に各種のフィルタを多段に設置すると通風抵抗が増加する問題がある。
【０００９】
本発明の１つの目的は、静電集塵機能を利用する小型の空気清浄機において、帯電手段による火花放電の発生を防止すると共に通気抵抗の増加を抑制することにある。
【００１０】
本発明の他の目的は、静電集塵機能を利用する小型の空気清浄機において、帯電手段による火花放電の発生を防止すると共に通気抵抗の増加を抑制し、更に、粉塵，臭気成分，細菌，ウィルス等を光触媒フィルタで効率良く捕集して光触媒作用により分解することができるようにすることにある。
【００１１】
本発明の更に他の目的は、更に、組み立て作業が容易な構成の空気清浄機とすることにある。
【００１２】
本発明の更に他の目的は、更に、帯電手段として機能させるイオン発生電極の上流側に設置したフィルタの着脱作業を安全に行うことができる空気清浄機とすることにある。
【００１３】
本発明の更に他の目的は、更に、室内空気に含まれる粉塵の凝集を促進することができ、浮遊する微生物の増殖を抑制することができる空気清浄機とすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、除塵フィルタと光触媒フィルタとイオン発生電極と対向電極と紫外線発生手段と電動ファンを備え、前記イオン発生電極と対向電極により予備荷電を伴う電界を発生させる空気清浄機において、
前記光触媒フィルタは、誘電体を含み、この光触媒フィルタの上流側に前記イオン発生電極を設置すると共に下流側に前記対向電極を設置し、前記イオン発生電極と対向電極の間に発生する前記電界によって前記光触媒フィルタの誘電体を分極させて該光触媒フィルタに静電集塵機能を発揮させるように構成したことを特徴とする。
【００１５】
そして、前記イオン発生電極は、前記光触媒フィルタの周縁部に位置させて設置し、前記対向電極は、前記光触媒フィルタにおける通風領域の中央部分を介在して前記イオン発生電極設置位置と向き合う該光触媒フィルタの周縁部に位置させて設置する。
【００１６】
また、前記イオン発生電極と対向電極の間には、５ミリメートル以上の間隔を介在させる。
【００１７】
また、前記紫外線発生手段は、前記光触媒フィルタの下流側に位置させて設置する。
【００１８】
また、前記イオン発生電極は、コロナ放電端部が前記光触媒フィルタにおける通風領域の中央部分を向くように該光触媒フィルタの上流側表面と平行状態に設置する。
【００１９】
また、前記イオン発生電極は、前記光触媒フィルタの上流側の表面から離れた位置に設置し、前記対向電極は、前記光触媒フィルタの下流側の表面上に設置する。
【００２０】
また、前記イオン発生電極は、前記光触媒フィルタの通風領域の中央部分に向けて開口するカバーにより覆い、このカバーはアースする。
【００２１】
また、前記対向電極は光触媒フィルタの下流側に貼付した導体によって構成し、この光触媒フィルタを筐体内に組み込んだときに前記対向電極が接触する位置にアース端子を設置する。
【００２２】
また、前記光触媒フィルタの上流側に前面パネルおよび／または除塵フィルタおよび／または脱臭フィルタを備え、前面パネルおよび／または除塵フィルタおよび／または脱臭フィルタを取り外したときにイオン発生電極の電源を遮断するスイッチを設ける。
【００２３】
また、前記筐体の吹出し口の内側に他のイオン発生電極を設置する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の静電集塵機能を利用する小型の空気清浄機は、イオン発生電極と対向電極の間に発生する電界によって光触媒フィルタが誘電分極し、イオン発生電極コロナ放電により発生して光触媒フィルタの上流側に拡散した空気イオンによって帯電または誘電分極を起こした粉塵，臭気成分，細菌，ウィルス等を光触媒フィルタによって静電集塵力も作用させて効率良く捕集することができると共に該光触媒フィルタに吸着した粉塵，臭気成分あるいは浮遊微生物を紫外線発生手段からの紫外線を受けた光触媒の作用により酸化分解することができ、帯電手段による火花放電の発生を防止すると共に通気抵抗の増加を抑制することができる。
【００２５】
また、前記対向電極は光触媒フィルタの下流側に貼付した導体によって構成して該光触媒フィルタを筐体内に組み込んだときにアース端子に接触させてアースするように構成しているので、組み立て作業が容易になる。
【００２６】
また、帯電手段として機能させるイオン発生電極はカバーによって覆っているので、イオン発生電極の上流側に設置したフィルタの着脱作業を安全に行うことができる。
【００２７】
また、浄化して室内に排出する循環空気に含ませる空気イオンの作用によって室内空気に含まれる粉塵の凝集を促進することができ、浮遊する微生物の増殖を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
本発明になる好ましい空気清浄機は、筐体内の空気流路の上流側から順に、前面パネル，除塵フィルタ，脱臭フィルタ，第１のイオン発生電極，光触媒フィルタ，対向電極，紫外線発生手段，電動ファンおよび第２のイオン発生電極を設置し、第１のイオン発生電極により帯電または誘電分極を起こした粉塵，臭気成分，細菌，ウィルス等を光触媒フィルタによって効率良く捕集および分解し、清浄になった空気に第２のイオン発生電極によってイオンを付与して排出する。
【００２９】
前記光触媒フィルタは、誘電体を基材にして光触媒を担持するように構成し、この光触媒フィルタの上流側の周縁部に前記イオン発生電極を設置すると共に前記光触媒フィルタにおける通風領域の中央部分を介在して前記イオン発生電極設置位置と向き合う該光触媒フィルタの周縁部に位置させて前記対向電極を設置する。イオン発生電極は、多数の極細カーボン繊維を束ねて形成したカーボンブラシとして構成してカバーでカバーで覆い、前記イオン発生電極と対向電極の間に発生する前記電界によってイオン発生電極の先端にコロナ放電を発生させると共に前記光触媒フィルタの誘電体を分極させて前記光触媒フィルタに静電集塵機能を発揮させるように構成する。
【００３０】
前記紫外線発生手段は、前記光触媒フィルタの下流側に位置させて設置する。
【実施例１】
【００３１】
図１は、この実施例１における空気清浄機の縦断側面図、図２は、図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【００３２】
この実施例１の空気清浄機は、筐体１，制御装置２，前面パネル３，除塵フィルタ５，脱臭フィルタ６，光触媒フィルタ７，第１のイオン発生電極８，紫外線発生手段９ａ〜９ｄ，対向電極１０，ファンモータ１２，ファン１３，第２のイオン発生電極１４，仕切板１７を備える。これらの構成部品は、空気流路の上流側から順に、前面パネル３，除塵フィルタ５，脱臭フィルタ６，第１のイオン発生電極８，光触媒フィルタ７，対向電極１０，紫外線発生手段９ａ〜９ｄ，仕切板１７，ファンモータ１２，ファン１３および第２のイオン発生電極１４を配置してある。
【００３３】
前面パネル３は、空気の吸込み口４ａ，４ｂ，４ｃを備え、筐体１は、その上面に空気の吹出し口１６を備える。
【００３４】
除塵フィルタ５および脱臭フィルタ６は、捕集した粉塵や臭気成分が蓄積することから、これらを清掃あるいは交換するため着脱可能に設置する。除塵フィルタ５および脱臭フィルタ６を取り外したときに、作業者がイオン発生電極８に接触しても感電しないように、前記前面パネル３，除塵フィルタ５または脱臭フィルタ６を取り外したときにはイオン発生電極８の電源を遮断するスイッチを設けておくことが望ましい。
【００３５】
除塵フィルタ５と脱臭フィルタ６は、貼り合わせて一体化しても良い。脱臭フィルタ６は、活性炭等の吸着材を充填または担持させて構成する。
【００３６】
光触媒フィルタ７は、誘電体を基材にして光触媒を担持するように構成する。
【００３７】
イオン発生電極８は、複数本（数千から数万本）の極細カーボン繊維を束ねて形成したカーボンブラシとして構成する。極細カーボン繊維を束ねて構成したカーボンブラシは、柔軟性に富んでいることから、空気清浄機を分解したときに作業者の手指が接触してもこれを傷つけることがない。また、多数のカーボン繊維を束ねて構成したカーボンブラシは、イオン発生量も長期的に安定している。しかし、イオン発生電極８は、カーボンブラシに限定されるものではなく、電界が集中する部材、すなわち、先端の鋭利な金属や導体からなる細いワイヤであっても良い。
【００３８】
このようなイオン発生電極８は、脱臭フィルタ６と光触媒フィルタ７との間の上部において該光触媒フィルタ７の上流側の周縁部の近くに位置し、カーボンブラシのコロナ放電端部が光触媒フィルタ７における通風領域の中央部分を向くように該光触媒フィルタ７の上流側の表面に対して略平行状態となるように設置する。この実施例１における空気流路の通風方向と直角な断面形状は四角形であり、従って、光触媒フィルタ７の外周形状も四角形であるので、イオン発生電極８は、四角形の上側の辺の周縁部の中央部分に位置してカーボンブラシのコロナ放電端部が下を向くような姿勢の設置状態となる。
【００３９】
対向電極１０は、前記光触媒フィルタ７と仕切板１７との間の下部において光触媒フィルタ７における通風領域の中央部分を介在させて前記イオン発生電極８の設置位置と向き合うように該光触媒フィルタ７の下流側の周縁部に位置させて設置する。この実施例１における光触媒フィルタ７は四角形であるので、前記対向電極１０は、光触媒フィルタ７の下側の辺の周縁部に沿って該下側辺の略全幅にわたって伸びる形状とする。この対向電極１０は、光触媒フィルタ７の下流側の表面に接触させることが望ましい。そして、この対向電極１０は、アース１１と電気的に接続する。この対向電極１０は、イオン発生電極８の先端を通り、光触媒フィルタ７の枠体を含む平面に垂直な直線上には存在しないような形状とすることが望ましい。
【００４０】
イオン発生電極８と対向電極は、帯電手段を構成し、このような配置構成とすることにより、イオン発生電極８と対向電極１０との距離を火花放電が発生しないようにすることができ、更に、イオン発生電極８および対向電極１０による通風抵抗を小さく抑えると共に空気清浄機の空気流れ方向の厚さ寸法を小さくすることができる。
【００４１】
ここで、火花放電とコロナ放電との違いについて説明する。火花放電は、強い音と光を伴う気体放電である。比較的に高い圧力の気体中で電極間に電圧を加えて漸次に上昇させると、気体が急に絶縁能力を失って両極間に破裂音と火花とを発して大きな電流が流れる現象である。これに対して、コロナ放電は、気体放電の一形式であるが、導体間の電場が平等でないときに、表面の電場の大きいところに部分的に絶縁破壊が起こって現れる弱い光の発光放電であり、尖端放電，沿面放電，ブラシ放電が該当する。
【００４２】
火花放電は、コロナ放電に比べて電流が大きく、放出するエネルギーが高いために放電に伴うエネルギー損失が大きく、オゾンも大量に発生し、安全上の問題も大きい。発生したオゾンを機外に放出させないためにはオゾン分解触媒を使用する必要があり、これが通風抵抗を増加させる要因となる。
【００４３】
この実施例１におけるコロナ放電電極８は、火花放電が発生しない条件でイオン発生電極８に電圧を印加して該イオン発生電極８からコロナ放電を発生させることにより、少ないエネルギー損失でオゾンを発生させずに空気イオンを発生させることができる。
【００４４】
また、光触媒フィルタ７を構成する光触媒は、光を吸収してそのエネルギーを反応物質に与えて化学反応を起こさせる物質である。具体的には、アナタース型の結晶構造を有する酸化チタンや酸化亜鉛あるいは酸化タングステン等であり、紫外線を含む光の照射を受けることにより光触媒の表面に発生した正孔が該光触媒表面に吸着した水分子から電子を奪って活性酸素を生成する。そして、この活性酸素が光触媒の表面に付着した有機物や臭気成分を分解する。この作用は微生物にも及び、細菌やウィルスを殺傷あるいは不活性化する効果がある。
【００４５】
光触媒としては、アナタース型の酸化チタンが最も反応性が高い。酸化チタンの場合は、弱い紫外線でも十分な反応性を示し、例えば、アンモニア，アセトアルデヒド，酢酸，トリメチルアミン，メチルメルカプタン，硫化水素，スチレン，硫化メチルおよびイソ吉草酸を分解除去することができる。
【００４６】
光触媒フィルタ７の上流側に設置したイオン発生電極８と光触媒フィルタ７の下流側に設置した対向電極１０の相互作用を図２〜図４を参照して説明する。図３は、イオン発生電極８と対向電極１０によって発生する電界および空気イオンの挙動を示す模式図、図４は、光触媒フィルタ７を構成する分子の誘電分極を示す模式図である。
【００４７】
図２および図３に示すように、イオン発生電極８に負の高電圧を印加することにより対向電極１０からイオン発生電極８に向かって光触媒フィルタ７を貫く形で電界３１が発生する。そして、イオン発生電極８の先端近傍では非常に強い電界が生じて部分的な絶縁破壊が起ることによって該イオン発生電極８の先端にコロナ放電が発生する。ここで、印加する高電圧は１〜６キロボルトが望ましく、より望ましくは、３〜５キロボルトである。印加する電圧が低すぎる場合にはコロナ放電が起こらず、印加電圧が高すぎると空気イオンの生成に伴ってオゾンも発生するからである。
【００４８】
イオン発生電極８から発生するコロナ放電によって放出される電子が空気に衝突することによって光触媒フィルタ７の上流側において空気イオン（負イオン）１０１が生成し、電界３１の作用によって実線１０３で示す方向に放出される。この空気イオンは、基本的には、クーロン力により引き付けられて対向電極１０に向かって移動するが、同符号の電荷を帯びた他の空気イオン１０２と反発し合うために電界３１の向きに沿って移動するとは限らず、光触媒フィルタ７の上流の通風領域に高速度で拡散する。空気イオン１０１が空気の流れと反対の方向に進む場合もあることを実験で確かめている。そして、電子や空気イオンが空気中の粉塵に衝突すると該粉塵を中和あるいは帯電して予備荷電することになる。中和された粉塵は該粉塵同士で分子間力により凝集し、帯電した粉塵は上流から流入する反対電荷を帯びた粉塵とクーロン力により結合する。このために、粉塵は、直径が増大して光触媒フィルタ７に捕捉され易くなる。
【００４９】
また、光触媒フィルタ７は、イオン発生電極８と対向電極１０との間に生じる電界３１によって誘電分極を生じて静電集塵（静電フィルタ）作用を発揮するようになり、この電界３１の中で同様に誘電分極する粉塵や臭気成分を吸着し易くなるように機能（静電集塵機能）する。すなわち、図４に示すように、光触媒フィルタ７の内部の構成分子１０４、例えば樹脂や光触媒（酸化チタン）等は、電界３１によって生じる電気的な力により分子内部の電子の分布に偏りが生じ、電界３１を打ち消す向きに誘電分極を起こす。
【００５０】
この実施例１において、イオン発生電極８は負極であることから、光触媒フィルタ７の上流側の面に正電荷が集まる。光触媒フィルタ７の上流側で電子や空気イオンにより中和されたり負に帯電した微粒子１１１や臭気成分１１２も電界３１によって光触媒フィルタ７と同様に誘電分極を起こすために、微粒子１１１や臭気成分１１２が光触媒フィルタ７に引き付けられて吸着され易くなる。この現象は、イオン発生電極８が正極の場合にも同様に生じる。この場合には、正・負の符号は図示状態と反対になる。
【００５１】
なお、図中、微粒子１１１および臭気成分１１２の右上に付記した符号は、微粒子１１１および臭気成分１１２が負に帯電していることを意味し、符号がないものは中和されていて帯電していないことを意味する。
【００５２】
そして、光触媒フィルタ７に接触させた対向電極１０は、空気イオンや帯電した粉塵を捕捉することにより帯電する光触媒フィルタ７を除電することができると共に該光触媒フィルタ７の除電、すなわち電子の除去を行うことにより正孔と電子の再結合を抑制することができる。光触媒フィルタ７の光触媒は、紫外線によって励起されて活性度の高い正孔を生じるが、励起された電子と再結合して安定化する傾向があり、これを防止することができる。光触媒フィルタ７からの電子の除去については、イオン発生電極８が負極の場合に得られる作用である。
【００５３】
空気イオンは、空気の流れに逆らって拡散する作用があるだけでなく、この空気イオンには微生物の繁殖を抑制する作用があることを実験で確かめている。この作用により、脱臭フィルタ６から光触媒フィルタ７に至る領域での微生物の繁殖を抑制することができる。
【００５４】
ここで、アース１１は模式的に示したものであり、実際には、交流電源の一方をアース１１とみなして接続しても良い。
【００５５】
紫外線発生手段９ａ〜９ｄは、光触媒フィルタ７と仕切板１７との間の隅部の４か所に設置し、光触媒フィルタ７の下流側の表面の広い範囲に紫外線を供給する。この実施例１において、紫外線発生手段９ａ〜９ｄは、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）であり、紫外線照射の指向性および紫外線照射面積の観点から、光線の向きは光触媒フィルタ７の裏面に対して０°〜３０°の範囲で入射するように設けることが望ましい。紫外線発生手段９ａ〜９ｄは、紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）に限らず、水銀ランプ等を用いることも可能である。
【００５６】
ファンモータ１２とファン１３は、室内空気を前面パネル３から筐体１内の空気流路に吸い込み、浄化した空気を吹出し口１６から機外に排出するように循環させる電動ファンを構成する。
【００５７】
正負イオン発生電極１４は、正イオン発生電極および負イオン発生電極が対をなした電極であり、浄化した空気を機外に排出する吹出し口１６の内側に設置する。
【００５８】
仕切板１７は、その略中央部に空気の吸引口１５を備える。
【００５９】
この空気清浄機は、運転すると、ファン１３の回転によって室内（機外）の空気を吸込み口４ａ〜４ｃから吸い込んで除塵フィルタ５，脱臭フィルタ６，光触媒フィルタ７を通過させて浄化し、吹出し口１６から室内（機外）に排出するように循環させる。空気清浄機内を流れる空気に含まれる粉塵は除塵フィルタ５で除去し、臭気成分は脱臭フィルタ６に吸着して除去する。
【００６０】
脱臭フィルタ６を通過した空気や該空気中の臭気成分は、脱臭フィルタ６と光触媒フィルタ７との間において、イオン発生電極８から発生する電界３１によりイオン化し、空気中の粉塵も電気的に中和されたり帯電したりする。これにより、粉塵の凝集を促進することができる。また、空気イオンにより微生物の増殖を抑制することができる。
【００６１】
また、イオン化した粉塵や臭気成分は、イオン発生電極８と対向電極１０との間で生じる電界３１によりクーロン力を受け、電界３１によって誘電分極して静電集塵機能をもった光触媒フィルタ７に効率良く吸着する。光触媒フィルタ７に吸着した粉塵，臭気成分あるいは浮遊微生物は、紫外線発生手段９ａ〜９ｄからの紫外線を受けた光触媒の作用により酸化分解される。
【００６２】
また、吹出し口１６の内側に設置した第２のイオン発生電極である正負イオン発生電極１４は、浄化されて吹出し口１６から機外に排出される空気の中に正イオンおよび負イオンを発生させる。これにより、室内空気に含まれる粉塵の凝集を促進することができ、室内の微生物の増殖を抑制することができる。正負イオン発生電極１４から発生させる空気イオンは、正イオンのみ、または負イオンのみでも良い。
【００６３】
図５は、この実施例１における空気清浄機の第１の変形例を示すものであり、空気清浄機の図２に相応する断面図である。この第１の変形例は、対向電極１０を光触媒フィルタ７の下辺および左右の両辺の周縁部に設置するように変形した構成であり、その他は図１〜図４に示した空気清浄機と同様である。このように３辺にわたって対向電極１０を設置することにより、電界３１を拡大することができ、空気イオンの拡散を促進することができ、光触媒フィルタ７への粉塵等の吸着を促進することができる。
【００６４】
図６は、この実施例１における空気清浄機の第２の変形例を示すものであり、空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。この第２の変形例は、対向電極１０を金網状の導体で構成するように変形したものであり、その他は図１〜図４に示した空気清浄機と同様である。
【００６５】
対向電極１０は、光触媒フィルタ７の下流側の下部の周縁部から上部に広げて取り付けた金網である。この対向電極１０とイオン発生電極８の間の距離は、最も近いところで５ミリメートル以上とすることが望ましい。更に望ましくは、１０ミリメートル以上の距離とすることにある。これは光触媒フィルタ７の厚さ寸法が小さい場合に火花放電が発生するのを避けるためである。実験によると、対向電極１０とイオン発生電極８との距離が５ミリメートル未満であると、電極間電圧が１キロボルト以上になると火花放電を発生する場合がある。この対向電極１０を構成する金網の目開きや形状には特に制限はないが、目開きは５ミリメートル〜３０ミリメートルであることが望ましい。更に望ましい目開きは、５ミリメートル〜１５ミリメートルである。対向電極１０をこのように構成することにより、空気流路の通風抵抗を小さく抑えることができると共に光触媒フィルタ７の除電を効果的に行うことができる。
【００６６】
図７は、この実施例１における空気清浄機の第３の変形例を示すものであり、空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。この第３の変形例は、対向電極１０を紫外線発生手段９ｂの端子と電気的に接続してアースするように変形した構成であり、その他は図１〜図４に示した空気清浄機と同様である。
【００６７】
図８は、この実施例１における空気清浄機の第４の変形例を示すものであり、空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。この第４の変形例は、対向電極１０を光触媒フィルタ７の下流側の中央部分を横切るように設置し、ファンモータ１２の筐体と電気的に接続してアースするように変形した構成である。ファンモータ１２の筐体をアースに接続するように構成しても良い。また、この第４の変形例では、紫外線発生手段９ａ〜９ｄ（９ｃ，９ｄは図示省略）を脱臭フィルタ６と光触媒フィルタ７との間、すなわち光触媒フィルタ７の上流側の中央部および下部に位置させて設置した。粉塵や臭気成分の多くは光触媒フィルタ７の上流側に吸着されることから、紫外線発生手段９を光触媒フィルタ７の上流側に設置することによって粉塵や臭気成分が吸着した側の光触媒を励起して効率的に該粉塵や臭気成分等の吸着物質を分解することができる。その他は、図１〜図４に示した空気清浄機と同様である。
【００６８】
図９は、この実施例１における空気清浄機の第５の変形例を示すものであり、空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。この第５の変形例は、イオン発生電極８に負電位を印加し、対向電極１０をバイアス電源２１を介してアース１１に接続することにより該対向電極１０をアースに対して正電位とした構成であり、その他は図１〜図４に示した空気清浄機と同様である。
【００６９】
この第５の変形例によれば、脱臭フィルタ６と光触媒フィルタ７との間における電界３１を更に安定させることができると共に光触媒からの除電を促進して光触媒の反応性を高めることができる。
【実施例２】
【００７０】
この実施例２は、実施例１の空気清浄機におけるイオン発生電極の周囲をカバーで覆った構成の空気清浄機である。
【００７１】
図１０は、この実施例２における空気清浄機の縦断側面図、図１１は、図１０におけるＢ−Ｂ断面図、図１２は、イオン発生電極をカバーで覆った構成を示す斜視図である。
【００７２】
この実施例２におけるイオン発生電極８は、カーボンブラシ１３１をカーボンブラシ保持部材１３２によって保持して構成し、その周囲を絶縁部材で形成した立方形のカバー４３で覆うように該カバー４３の前側内面に取り付けて設置する。このカバー４３は、イオン発生電極８の先端付近、すなわちカバー４３の下面にスリット形状の空気イオン吹出し口４４を形成して開放することによって空気イオンの放出を妨げないように構成する。また、このカバー４３は、上面に空気吸込み口４５を形成することによって開放し、この空気吸込み口４５が制御装置２を設置した空間に連通するように位置させ、イオン発生電極８が光触媒フィルタ７の上流側に位置し、空気イオン吹出し口４４が光触媒フィルタ７の上流側に開口するように位置させて仕切板１７に取り付けて設置する。仕切板１７に対するカバー４３の取り付けは、カバー４３の後端縁から突出させたカバー固定部１３３ａ，１３３ｂをアース端子兼カバー固定ねじ１３４とカバー固定ねじ１３５によって行う。そして、アース端子兼カバー固定ねじ１３４は、アース１１と電気的に接続する。
【００７３】
対向電極４１は、光触媒フィルタ７の下辺の下流側の周縁部に貼付して設置した導体によって構成し、この光触媒フィルタ７を筐体１内に組み付けたときに前記対向電極４１に接触する位置に該対向電極４１に比較して面積の小さいアース端子４２を設置する。
【００７４】
このように構成した空気清浄機は、ファン１３によって生じる空気の吸い込みによってカバー４３の上面の空気吸込み口４５から下面の空気イオン吹出し口４４に向かって圧力差が生じ、制御装置２を設置した空間から吸い込まれてカバー４３内を通った空気が空気イオン吹出し口４４から流出するようになり、イオン発生電極８の周辺に発生した空気イオンの流出を促進して空気イオンの発生の継続を安定化することができる。また、イオン発生電極８から放出する電子や空気イオンによってカバー４３が高電位に帯電すると空気イオンが該カバー４３の外に放出されなくなる現象が発生するが、カバー４３に帯電した電荷はアース端子兼カバー固定ねじ１３４からアース１１に放電することからこのような現象が発生することはない。カバー４３の少なくとも下面の外面は導電性部材を付設して該導電性部材をアースし、あるいはカバー４３を帯電防止部材で構成して該カバー４３をアースすることが更に望ましい。
【００７５】
また、この実施例２の空気清浄機は、イオン発生電極８の周囲をカバー４３で覆っているので、除塵フィルタ５および脱臭フィルタ６を取り外したときに作業者がイオン発生電極８に直に接触するようなことがなくなり、安全を保つことができる。また、光触媒フィルタ７に付設された対向電極４１は、光触媒フィルタ７を機内に組み付けることによってアース端子４２に接触してアースされることから、対向電極４１の形状によらず組み立て作業を容易にすることができる。
【００７６】
また、この実施例２の空気清浄機は、制御装置２を設置した空間を換気して該制御装置２の冷却効果を高めることもできる。
【００７７】
その他の構成および作用効果は、実施例１の空気清浄機と同様であるので重複する説明は省略する。
【００７８】
図１３は、実施例２における空気清浄機の第１の変形例を示すものであり、空気清浄機の図１１に相応する断面図である。この第１の変形例は、対向電極４１の幅を小さくした構成であり、その他は図１０〜図１２に示した空気清浄機と同様である。この第１の変形例では、電界３１は、概ね図に示すように形成される。
【実施例３】
【００７９】
図１４は、この実施例３における空気清浄機の分解斜視図、図１５は、この空気清浄機の前面パネル，プレフィルタおよび除塵・脱臭フィルタを取り外した状態の正面図、図１６は、更に光触媒フィルタとイオン発生電極を覆うカバーを取り外した状態の正面図、図１７は、光触媒フィルタの一部分の拡大図である。
【００８０】
この実施例３の空気清浄機は、空気流路の上流側から順に、前面パネル３，プレフィルタ５１，除塵・脱臭フィルタ５２，カバー４３，イオン発生電極８，光触媒フィルタ７，対向電極４１，紫外線発生手段９ａ〜９ｄ，仕切板１７，ファンモータ１２，ファン１３が位置するように筐体１に組み付けた構成である。
【００８１】
光触媒フィルタ７は、誘電体からなるハニカム７１の空間部７２に光触媒を担持した吸着材７３を充填した構成である。吸着材７３としては、紫外線透過性の高いもの、例えば、シリカゲル等が望ましい。これは紫外線発生手段９からの紫外線が吸着材７３の内部を透過して紫外線照射面（下流側の面）の裏面（上流側の面）に達して該裏面の光触媒においても光触媒反応が起こるようにするためである。
【００８２】
イオン発生電極８は、負極であり、カバー４３で覆った状態で光触媒フィルタ７の上流側の上部に位置させて下向きに設置する。カバー４３は、図１２に示した実施例２におけるカバー４３と同様に構成し、上面および下面を開放して空気の流れを円滑にすることによって空気イオンを大量に発生させることができるようにする。カバー４３の下面の開放は、幅寸法が約２ミリメートルの複数本のスリットを設けることによって実現する。また、カバー４３はアースに接続している。
【００８３】
対向電極４１は、光触媒フィルタ７の下流側の下部の周縁部に沿って位置するように設置する。
【００８４】
４個の紫外線発生手段９ａ〜９ｄは、光触媒フィルタ７の下流側の四隅部に位置して該光触媒フィルタ７の下流側の中央部に向けて紫外線を照射するように設置してある。
【００８５】
プレフィルタ５１は、抗菌作用を有する竹炭を混合した樹脂を用いて構成する。除塵・脱臭フィルタ５２は、上流側から除塵フィルタと脱臭フィルタを合わせて構成する。除塵フィルタには、ＨＥＰＡフィルタ(High Efficient Particulate Air filter)を用いる。ＨＥＰＡフィルタは、非常に高い除塵性能を有し、０．３マイクロメートルの微粒子を９９．９７％捕捉する集塵能力をもつフィルタである。フィルタ部材は、ひだ状に折り曲げて構成し、通風表面積を大きくすると共に通風抵抗を低減する。脱臭フィルタは、ヨウ素を添着した活性炭を充填したものを用いる。更に、脱臭フィルタの下流側に菌類等の微生物に対して除菌作用を有する酵素フィルタ等を付設しても良い。
【００８６】
空気清浄機の前面パネル３または除塵・脱臭フィルタ５２を取り外したときにイオン発生電極８への高電圧の供給を遮断するためのスイッチ（図示省略）を前面パネル３または除塵・脱臭フィルタ５２の取付け部に設ける。
【実施例４】
【００８７】
図１８は、この実施例４における空気清浄機の縦断側面図である。
【００８８】
この実施例４における空気清浄機は、負極のイオン発生電極８を脱臭フィルタ６と光触媒フィルタ７との間の中央部に位置させて設置し、対向電極１０ａ，１０ｂを光触媒フィルタ７と仕切板１７との間の上部および下部の周縁部に沿って設置した構成である。
【００８９】
この実施例２では、電界３１は、光触媒フィルタ７の上下の辺の周縁部の対向電極１０ａ，１０ｂから該光触媒７の中央部の上流側のイオン発生電極８に向かうように発生する。
【００９０】
その他の構成および作用効果は、実施例１の空気清浄機と同様であるので重複する説明は省略する。
【００９１】
図１９は、この実施例４における空気清浄機の第１の変形例を示すものであり、図１８に示す空気清浄機のＣ−Ｃ断面に相応する断面図である。この変形例は、対向電極１０を光触媒フィルタ７の下流側の４辺の周縁部に位置させて設置するように変形した構成である。
【００９２】
この第１の変形例における電界３１は、光触媒フィルタ７の下流側の全周縁部から上流側の中央部に向かって生じる。
【実施例５】
【００９３】
この実施例５は、前述した実施例１〜４における光触媒フィルタを広い表面積に形成すると共にこの広い表面に紫外線を有効に照射することができるように構成した空気清浄機である。
【００９４】
図２０は、この実施例５の空気清浄機における光触媒フィルタと紫外線発生手段の関係を示す模式図、図２１は、この空気清浄機の前面パネル，プレフィルタおよび除塵・脱臭フィルタ，光触媒フィルタを取り外した状態の正面図である。
【００９５】
この実施例５の空気清浄機における光触媒フィルタ７は、フィルタ部材を横長のひだを形成するように折り曲げることにより通風表面積が大きくするように構成している。
【００９６】
紫外線発生手段は、指向性の強い紫外線群１２１ａ〜１２１ｄを照射する紫外線発光ダイオード（ＵＶ−ＬＥＤ）群９１ａ〜９１ｄを用いていて構成する。この実施例５では、各紫外線発光ダイオード群９１ａ〜９１ｄは、それぞれ、７個の紫外線発光ダイオードによって構成している。各紫外線発光ダイオード群９１ａ〜９１ｄは、上下方向に離して４段に設置する支持バー１４２ａ〜１４２ｄのそれぞれに各群の紫外線発光ダイオードを所定の間隔で並べるように取り付けて光触媒フィルタ７の下流側に設置する。上側の２段の支持バー１４２ａ，１４２ｂに取り付けて設置した紫外線発光ダイオード群９１ａ，９１ｂは、下向きに傾斜した紫外線群１２１ａ，１２１ｂを発生して光触媒フィルタ７を照射するような姿勢に設置し、下側の２段の支持バー１４２ｃ，１４２ｄに取り付けて設置した紫外線発光ダイオード群９１ｃ，９１ｄは、上向きに傾斜した紫外線群１２１ｃ，１２１ｄを発生して光触媒フィルタ７を照射するような姿勢に設置する。各紫外線群１２１ａ〜１２１ｄは、光触媒フィルタ７の折り曲げたひだ状の面を複数回透過するような向きに設定することにより、各紫外線群１２１ａ〜１２１ｄが効率的に光触媒フィルタ７に作用して光触媒反応を起こす面積を広くするようにする。
【００９７】
また、光触媒フィルタ７の表面における紫外線照射量の分布は、各紫外線発光ダイオード群９１ａ〜９１ｄにおける個々の紫外線発光ダイオードの向きを適宜に設定することによって決めることができる。
【００９８】
なお、１４３は、フィルタ部材の図示を省略して示す光触媒フィルタ枠体、１４４は、前面パネルを取り外したときにイオン発生電極８の電源を遮断するスイッチである。
【００９９】
その他の構成および作用効果は、前述した各実施例の空気清浄機と同様であるので重複する説明は省略する。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明の実施例１における空気清浄機の縦断側面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ断面図である。
【図３】イオン発生電極と対向電極によって発生する電界および空気イオンの挙動を示す模式図である。
【図４】光触媒フィルタを構成する分子の誘電分極を示す模式図である。
【図５】本発明の実施例１の第１の変形例における空気清浄機の図２に相応する断面図である。
【図６】本発明の実施例１の第２の変形例における空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。
【図７】本発明の実施例１の第３の変形例における空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。
【図８】本発明の実施例１の第４の変形例における空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。
【図９】本発明の実施例１の第５の変形例における空気清浄機の図１に相応する縦断側面図である。
【図１０】本発明の実施例２の空気清浄機の縦断側面図である。
【図１１】図１０におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図１２】実施例２の空気清浄機におけるイオン発生電極をカバーで覆った構成を示す斜視図である。
【図１３】本発明の実施例２の第１の変形例における空気清浄機の図１１に相応する断面図である。
【図１４】本発明の実施例３における空気清浄機の分解斜視図である。
【図１５】実施例３の空気清浄機の前面パネル，プレフィルタおよび除塵・脱臭フィルタを取り外した状態の正面図である。
【図１６】実施例３の空気清浄機の前面パネル，プレフィルタおよび除塵・脱臭フィルタ，光触媒フィルタ，イオン発生電極を覆うカバーを取り外した状態の正面図である。
【図１７】実施例３の空気清浄機における光触媒フィルタの一部分の拡大図である。
【図１８】本発明の実施例４における空気清浄機の縦断側面図である。
【図１９】実施例４の第１の変形例における空気清浄機の図１７のＣ−Ｃ断面に相応する断面図である。
【図２０】本発明の実施例５の空気清浄機における光触媒フィルタと紫外線発生手段の関係を示す模式図である。
【図２１】実施例５の空気清浄機の前面パネル，プレフィルタおよび除塵・脱臭フィルタ，光触媒フィルタを取り外した状態の正面図である。
【符号の説明】
【０１０１】
１…筐体、２…制御装置、３…前面パネル、５…除塵フィルタ、６…脱臭フィルタ、７…光触媒フィルタ、８…第１のイオン発生電極、９ａ〜９ｄ…紫外線発生手段、１０…対向電極、１２…ファンモータ、１３…ファン、１４…第２のイオン発生電極。
【図１】
2005055114.tif 000003
【図２】
2005055114.tif 000004
【図３】
2005055114.tif 000005
【図４】
2005055114.tif 000006
【図５】
2005055114.tif 000007
【図６】
2005055114.tif 000008
【図７】
2005055114.tif 000009
【図８】
2005055114.tif 000010
【図９】
2005055114.tif 000011
【図１０】
2005055114.tif 000012
【図１１】
2005055114.tif 000013
【図１２】
2005055114.tif 000014
【図１３】
2005055114.tif 000015
【図１４】
2005055114.tif 000016
【図１５】
2005055114.tif 000017
【図１６】
2005055114.tif 000018
【図１７】
2005055114.tif 000019
【図１８】
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【図１９】
2005055114.tif 000021
【図２０】
2005055114.tif 000022
【図２１】
2005055114.tif 000023